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De Nano a Macro: ¿Cómo la microscopía extendida supera las limitaciones de la microscopía óptica?
Con el avance de la ciencia y la tecnología, la tecnología de microscopía también ha alcanzado un nuevo hito. La microscopía extendida (ExM), como herramienta innovadora de preparación de muestras, está desempeñando un papel cada vez más importante en la investigación biológica. Esta técnica no sólo aumenta el tamaño de la muestra, sino que también hace visibles pequeñas estructuras que no pueden identificarse claramente con la microscopía óptica convencional.
Principio del microscopio extendido
La idea central de la microscopía de expansión es utilizar sistemas poliméricos para expandir la muestra. Esto significa que primero se introduce una red polimérica en una muestra de célula o tejido y luego la red polimérica se expande físicamente mediante una reacción química para aumentar el tamaño de la estructura biológica. Las investigaciones muestran que la tecnología actual puede expandir especímenes hasta 16 veces su tamaño original, un avance que hace posible lograr una resolución que antes era inalcanzable.
La mayor ventaja de esta tecnología es que no requiere equipos de microscopía especializados de alto precio y el costo de los materiales necesarios es relativamente bajo.
Antecedentes históricos de la microscopía extendida
La microscopía extendida fue propuesta por primera vez en 2015 por los investigadores del MIT Fei Chen, Paul W. Tillberg y Edward Boyden. Desde entonces, han surgido muchas aplicaciones, centrándose principalmente en el análisis de muestras biológicas.
En 2016, los investigadores publicaron artículos que describen soluciones a las limitaciones de las sondas etiquetadas tradicionales para ExM, lo que hace posible utilizar esta tecnología con sondas microscópicas convencionales. Para 2021, también estará disponible la tecnología de secuenciación in situ espacialmente precisa (ExSeq) basada en tecnología de microscopía extendida.
Áreas de aplicación y potencial médico
Las aplicaciones de la microscopía extendida no se limitan a la investigación biológica básica. En términos de diagnóstico de enfermedades, la microscopía extendida proporciona herramientas de imágenes que pueden usarse para muestras clínicas, que pueden mostrar claramente biomoléculas y estructuras diminutas dentro de las células. En algunos casos, esto permite a los médicos evaluar con mayor precisión condiciones patológicas como la enfermedad tubular renal, los tumores de mama tempranos y diferenciar entre tejido normal y canceroso.
En el futuro, con un mayor desarrollo de la tecnología, la microscopía extendida podrá proporcionar observaciones morfológicas a nanoescala de una variedad de muestras de órganos humanos.
Aplicaciones de la neurociencia
En neurociencia, la microscopía extendida también ha dado lugar a muchos descubrimientos nuevos. Los investigadores pueden ampliar los circuitos cerebrales, lo que facilita el mapeo de las conexiones neuronales. Las biomoléculas extracelulares, como proteínas y ácidos nucleicos, están firmemente ancladas al polímero, lo que permite visualizarlas claramente con microscopios comunes después de la expansión.
Ventajas y limitaciones de la microscopía extendida
En comparación con otras tecnologías de microscopía, la microscopía extendida tiene ventajas prácticas y considerables y rentables. Porque no requiere una gran inversión en equipos y solo requiere un microscopio óptico estándar para lograr imágenes de alta resolución. Sin embargo, el proceso de preparación para ExM no es fácil y se debe garantizar la integridad de cada paso, de lo contrario la claridad de la imagen final puede verse afectada.
Si se cometen errores en ciertos pasos, las células pueden lisarse o expandirse de manera desigual, comprometiendo la calidad de la imagen.
En resumen, la microscopía extendida no solo puede mejorar significativamente la resolución de las imágenes, sino que también tiene una amplia gama de aplicaciones potenciales, desde la investigación básica hasta el diagnóstico clínico, con un impacto de gran alcance. Sin embargo, mientras ampliamos continuamente sus aplicaciones, también deberíamos pensar en: ¿cómo cambiará la tecnología de microscopía extendida nuestra comprensión y aplicación de la biología y la medicina cuando madure?
